紡織品熱濕舒適性能測試方法探究

劉麗娜 顓泓

（上海）測試技術服務有限公司 上海 201108

隨著社會經濟水平的提高，居民生活質量越來越高，此時人們不再滿足于一般紡織材料性能，或是新穎款式，更為注重其在滿足生理需求的基礎上，具備更為優質的舒適性能。由于受外界溫度或人體劇烈運動的影響，包裹在人體表層的服裝會被汗液濕潤。現階段，隨著功能性紡織品研發工作越發深入，促使人在這一狀態下面料熱濕舒適性能得到了行業研究人員的關注。此時確保人體產熱與散熱維持平衡，是保障生命延續的基本條件。其中，前者是由人體生理變化引起的，而后者會由蒸發、輻射及傳導、對流四種途徑進行，且會受周邊環境、服裝面料等因素的影響。特別是在服裝濕潤后，不管是服裝熱阻還是人體的產熱與散熱都會失衡。因此，下面對紡織品熱濕舒適性能測試方法進行分析。

1 研究紡織品的熱濕舒適性能的必要性

從本質上講，織物熱濕舒適性是指織物在人體與環境的熱濕傳遞間維持和調節人體體溫穩定，微環境濕度適宜的性能。現階段，決定熱濕舒適性感覺的主要因素分為三點：其一，人體、織物及環境構成的微氣候；其二，邊界條件；其三，其他因素。通常情況下，熱濕舒適感的環境條件是指人體在衣服內溫度為32±1℃，相對濕度為50%±10%，氣流速度為25±15cm/s的范圍內。近幾年，隨著服裝業加大了對紡織品熱濕舒適性能的研究力度，促使社會各界逐漸認識到熱濕舒適性的重要性。現階段，國內國外都轉變了傳統工作理念，并提出了大量與之有關的研究課題，以期從中得到更為有效的設計及測試方法[1]。下面主要以人體與環境的熱平衡為依據，著重研究穿衣期間的熱濕傳遞作用，并從熱阻、濕阻等指標入手，分析如何運用織物微氣候儀進行相關測試，而后根據對比實驗分析，熱濕舒適性指標與主觀熱濕舒適感的關系，最終得到準確且完善的研究結果。

2 如何運用織物微氣候儀測試熱濕舒適性能

在測試紡織品熱濕舒適性能時，運用織物微氣候儀進行工作，可以真實模擬人體顯汗狀態。此時熱量和汗氣會從溫度為33℃的表皮散逸，經過織物內部空間層、織物及外空間層，并與環境進行能量和質量交替。在這一背景下，運用溫度梯度和濕度梯度法則能分別檢測出不同紡織品的交替狀態，進而展現出其對能量和質量流的阻力。一般來講，織物微氣候儀可以測試出以下幾點參數：其一，織物微氣候區的內外空間層的溫度場；其二，微氣候區內外的濕度場；其三，織物熱阻；其四，織物濕阻；其五，織物當量熱阻。

圖1 儀器主機

這一設備儀器是由三部分構成的：其一，人體熱濕狀態的模擬和測量；其二，微氣候區及織物附近空間的溫濕度分布的模擬與測量；其三，環境氣候條件的模擬與控制。結合上圖分析，通過在外水槽3中放置內水杯1，內水杯中的水溫將會模擬人體皮膚溫度，通常為33℃，而外水槽溫度要同步跟蹤內水杯，確保內外水溫相同，以此控制熱量在內水杯中消散。同時，保障加熱器2的供電功率與從敞口面積中傳遞出的、經過織物的總熱流速率一致，并在位置5安裝具有不同透濕能力的模擬皮膚，這樣不僅能真實模擬人體出汗情況，而且可以與內水杯相連。將測高出水杯浸在外水槽中，并放入浮子，與高靈敏度差動變壓器式位移傳感器相連，根據測量液面的下降數量，就可以明確內水杯的水分蒸發量。換句話說就可以知道紡織品的濕流量。同時，運用步進電機控制補水活塞，并在內水杯添加與外水槽同溫度的水，以此保障其液面穩定。這一過程就是人體熱濕狀態與測量熱濕流量的首要內容[2]。

因為內外水溫相同，在內水杯的外面要安裝保護環，確保內水杯上面的熱濕流線保持在垂直向上，以此構成一維單向傳熱傳濕。在這一維流場中，運用不同厚度的試樣裝夾具11來安裝試樣10，測頭調節座6引出的10對溫濕度傳感器8，9可以測量微氣候區12與試樣周邊的溫度與濕度。這項工作屬于微氣候區及織物附近空間的溫濕度分布的模擬與測量。

3 結果分析

通過選擇八種不同類型的織物規格，進行熱濕舒適性能進行測試，可以發現空氣層的溫度場、濕度場基本為線性分布，織物外空氣層的溫度場、濕度場為對數曲線分布形態。這也證明微氣候區內的傳熱傳濕是分子熱傳導與分子擴散，而外空氣層的傳熱傳濕則具有對流。同時，為了更好明確熱舒適性與物理指標間的關系，在實踐研究中還運用所選八種織物定做了八套服裝。在實驗過程中，上下服裝都是貼身穿著，且室內溫度為32℃±1℃，相對濕度為60%到70%之間。通過讓參與者真實感受試穿時的熱感、出汗情況及涼感等，并對測試人員進行編號，促使他們在自我對比中綜合評估每種材質服裝的熱濕舒適性。而實驗最終要對所有參與者的熱濕舒適次序實施加權平均，以此得到具有綜合性的熱濕舒適分數。隨著分數的降低，相應的熱濕舒適性會越來越高，反之將會過差。以麻和滌綸為例，前者舒適分數為1．50，而后者的舒適分數為7．25，由此可知麻的熱舒適性要高于滌綸[3]。

除此之外，研究熱舒適物理指標與舒適分數的關系可知：其一，熱阻、濕阻及當量熱阻會與熱舒適分數展現出密切的線性關系；其二，當量熱阻與熱舒適分數的相關性非常緊密，因此前者充分展現了紡織品對顯熱流及潛熱流的總阻力，且與人體熱平衡有直接關聯；其三，在實驗背景下，熱阻與舒適分數要比濕阻與舒適分數的關聯性更強。原因在于皮膚表層與室內具有較高的溫度梯度，且潛熱流過低，所以人體的熱舒適性與熱阻的關聯非常強。若是在高溫，且表皮溫度與室溫差值較低的情況下，人體熱量散逸會以潛熱為重點，人主觀熱舒適感與濕阻的關聯性將會加深。

4 結語

綜上所述，為了滿足紡織服裝業革新發展需求，有關紡織品熱濕舒適性能測試工作，必須要整合以往發展經驗，科學利用現代化技術理念，提出全新的測試方法。只有這樣才能獲取更為精準的數據信息，并為相關研究提供有效依據。